Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метрология, стандартизация и сертификация. Конспект лекций для бакалавров дневного, заочного отделений, обучающихся по направлениям 15.03.01, 15.03.05.pdf
Звеном называется каждый из размеров, образующих размерную
цепь. Звеньями размерной цепи являются любые линейные или угловые параметры.
Любая размерная цепь имеет одно исходное (замыкающее) звено
и не менее двух составляющих звеньев.
Исходным называется звено, к которому предъявляется основное
требование точности, оно определяет качество изделия в соответствии
с техническими требованиями. Понятие и
сходного звена используется
при проектном расчёте размерной цепи. В процессе обработки или при
сборке изделия исходное звено получается обычно последним и замыкает размерную цепь, тогда оно называется замыкающим. Понятие
замыкающего звена используется при проверочном расчёте размерной
цепи. Следовательно, замыкающее звено является результатом выполнения (изготовления) всех остальных звеньев цепи.
ставляющими называются оставшиеся звенья, с изменением
Со
которых изменяется и замыкающее звено.
На рисунке 29 приведены примеры эскизов детали (а) и сбороч-
ной единицы (б), а также размерные цепи для них (в виде размерных
схем) – детальная (в) и сборочная (г), которые помогают решать задачи
достижения требуемой точности замыкающего звена А
.
Δ
А
3
А
а)
2
А3
А
Δ
А
2
в)
А1
А1
А1
А1
А2
А
г)
б)
АΔ
2
А
Δ
Рис. 29. Виды размерных цепей [3]
71
Составляющие звенья размерной цепи разделяют на две группы.
Первую группу составляют звенья, с увеличением которых (при прочих постоянных размерах звеньев) и замыкающее звено увеличивается.
Такие звенья называются увеличивающими (на рис. 29, а звено А
).
2
Вторую группу составляют звенья, с увеличением которых
уменьшаются размеры замыкающего звена. Такие звенья называются
уменьшающими (на рис. 29, а звенья А
и А3).
1
Расчёт и анализ размерных цепей позволяет: установить количественную связь между размерами деталей и уточнить номинальные
значения и допуски составляющих размеров; определить наиболее
экономичный вид взаимозаменяемости; добиться правильной простановки размеров на рабочих чертежах и т.д.
Расчёт размерных цепей и их анализ – обязательный этап конструирования машин, способный повысить качество, обе
спечить взаимозаменяемость и снизить трудоёмкость при изготовлении. Сущность
расчёта размерной цепи заключается в установлении допусков и предельных отклонений всех её звеньев исходя из технических требований к деталям и сборочным единицам и технологии изготовления. Различают две задачи:
Прямая задача. Заданы номинальный размер и допуск (отклонения)
исходного звена. Необходимо определить номинальные размеры, допуски и предельные отклонения всех составляющих звеньев размерной цепи. Такая задача используется в проектном расчёте размерной цепи.
Обратная задача. Заданы номинальные размеры, допуски и пре-
дельные отклонения составляющих звеньев, необходимо определить
номинальный размер, допуск и предельные отклонения замыкающего
звена. Такая задача относится к проверочному расчёту размерной цепи.
Решением обратной задачи можно проверить правильность реше-
ния прямой задачи.
Современные методы расчёта размерных цепей позволяют при
проведении расчётов обеспечивать полную и неполную взаим
озаменяемость. Применяют достаточно экономичный теоретико-вероятностный метод расчёта размерных цепей.
РАСЧЁТ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ
МЕТОДОМ ПОЛНОЙ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ
Для обеспечения полной взаимозаменяемости размерные цепи
рассчитывают методом максимума-минимума, при этом допуск замыкающего размера определяют сложением допусков составляющих
размеров. Расчёт по методу максимум-минимум учитывает только
предельные отклонения звеньев размерной цепи и самые неблагопри-
72
ятные их сочетания, поэтому он обеспечивает заданную точность
сборки без подгонки (подбора) деталей.
Обратная задача. Для получения уравнений для определения
размеров, предельных размеров, предельных отклонений и допуска
замыкающего звена используется пример линейной размерной цепи
(рис. 30).
Необходимые значения для замыкающего звена определяем уравнениями:
– размер
– предельные размеры
max
А
Δ
= A
max
– A
1
– предельные отклонения
Еs(AΔ) = Es(A1) – Ei(A2), Еi(AΔ) = Ei(A1) – Es(A2); (3)
– допуск
АΔ = А1 – А2; (1)
min
2
, А
min
Δ
= A
min
max
– A
1
; (2)
2
ТАΔ = ТА1 + ТА2. (4)
TA
max
A
A
Δ
min
A
Δ
1
Пример размерной цепи
А
Δ А2
А
1
TA
2
min
A
2
A
2
max
A
2
min
A
1
A
1
max
A
1
Рис. 30. Линейная размерная цепь
73
Используя выражения (1) – (4) зависимости для замыкающего
звена при линейной размерной цепи, можно представить в общем виде:
– номинальный размер замыкающего звена
Δ
– предельные размеры
max
Δ
min
Δ
– предельные отклонения
n
()
Δ
∑∑
j
=
11
n
()
Δ
∑∑
j
=
11
– допуск
n
∑∑
j
=
11
n
max
∑∑
=
11
j
n
min
∑∑
=
11
j
() ()
() ()
=
Δ
kn
+
−=
AAA
; (5)
jj
yмyв
nj
+=
+
kn
⎫
−=
yв
−=
yв
−
∑
=
i
min
;
AAA
⎪
yм
jj
+=
nj
+
nj
−=
−=
11m
TATA , (7)
i
⎪
⎬
kn
⎪
max
;
AAA
yм
jj
⎪
+=
⎭
kn
+
AEiAEsAEs
nj
+=
kn
+
AEsAEiAEi
nj
+=
(6)
;
jj
умув
;
jj
умув
где n – количество увеличивающих звеньев; k – количество уменьшающих звеньев;
звено;
Es – верхнее отклонение звена; Ei – нижнее отклонение звена.
m – общее количество звеньев, включая замыкающее
Прямая задача. Задача такого типа встречается на производстве
чаще. После определения размеров составляющих звеньев в результате
расчётов конструирования механизма необходимо рассчитать допуски
на эти размеры при заданной точности исходного размера. Допуски
составляющих размеров должны быть такими, чтобы выполнялась заданная точность и величина допуска размера. Эту задачу можно решить двумя способами.
Способ равных допусков используют тогда, когда составляющие
размеры имеют один порядок (входят в один интервал размеров) и
могут быть изготовлены с примерно одинаковой точностью. В этом
74
случае из формулы (7) получим средний допуск на каждое составляющее звено в виде
Тс А
= TAΔ / (m – 1).
i
Этот допуск корректируются таким образом, чтобы выполнить
условия по уравнениям (6) и (7). При этом выбираются стандартные
поля допусков.
Способ равных допусков самый простой, но недостаточно точный, так как корректировка допусков составляющих размеров производится произвольным образом. Его рекомендуют только при предварительном назначении допусков на начальной стадии проектирования.
Способ допусков одного квалитета одной степени точности ис-
пользуют, когда все составляющие цепь размеры выполняются с допуском одного квалитета, т.е. одной степени точности, и допуски составляющих размеров зависят от их номинального значения.
Требуемый квалитет определяется в определённой последовательности.
Допуск составляющего размера определяется из выражения
ТА
= а
, (8)
i
iii
где i – единица допуска, мкм; а – число единиц допуска, содержащееся в
допуске данного размера (определяется по таблицам ГОСТ 25346–89).
Для размеров от 1 до 500 мм
3
DDi 001,045,0
+= , где D –
средний геометрический размер (мм) для интервала диаметров по
ГОСТ 25346–89, к которому относится данный линейный размер. Единицу допуска также можно определить из таблицы стандартов.
Подставив выражение (8) в уравнение (7), получим число единиц
допуска
TA
Δ
=
a
с
. (9)
−
11m
i
i
∑
=
i
Имея значение ас, по таблицам стандарта выбираем ближайший
квалитет. Число единиц допуска
общем случае не равно значению
а
, вычисленное по формуле (9), в
с
а, определяющему номер квалитета,
поэтому выбираем ближайший квалитет. Найдя по ГОСТ 25346–89
или по ГОСТ 25347–89 допуски составляющих размеров, корректируем их, учитывая технические требования. Допуски для отверстий размеров рекомендуется назначать как для основного отверстия, а для
валов – как для основного вала. При этом необходимо выполнить
условие (7).
75
Найдя допуски, определяем величину и знаки верхних и нижних
отклонений составляющих размеров, используя уравнения (6).
Решение прямой задачи способом назначения допусков одного
квалитета обоснованнее, чем решение способом равных допусков и
используется значительно чаще.
Теоретико-вероятностный метод расчёта размерных цепей.
При расчёте размерных цепей методом максимума-минимума предполагается, что в процессе обработки или сборки возможно одновременное сочетание наибольших увеличивающих и наименьших уменьшающих размеров или обратное их сочетание. Оба случая наихудшие
для получения точности замыкающего звена, но вероятность их получения крайне мала, так как отклонения размеров в основном со
средо-
точены у середины поля допуска.
Применение теоретико-вероятностного метода позволяет увеличить допуски составляющих размеров и облегчить изготовление деталей при ничтожном риске (0,27%) несоблюдения предельных размеров
замыкающего размера.
Метод селективной сборки. Метод групповой взаимозаменяе-
мости
заключается в изготовлении деталей со сравнительно большими технологически выполнимыми допусками, сортировке деталей на
равное число групп с меньшими групповыми допусками и сборке их
(после группирования) по одноимённым группам. Такую сборку называют
селективной.
Селективную сборку применяют, когда средняя точность размеров цепи очень высока и экономически неприемлема при использовании других методов взаимозаменяемости.
Метод регулирования и пригонки. Метод регулирования заклю-
чается в расчёте размерных цепей, при котором требуемая точность
исходного (замыкающего) звена получается изменением без удаления
материала (регулированием) одного из составляющих размеров, называемого
компенсирующим (на схеме размерной цепи компенсирующее
звено заключают в прямоугольник). В качестве компенсатора используют, например, набор калиброванных прокладок.
Метод пригонки. При этом методе заданная точность исходного
размера достигается дополнительной механической обработкой при
сборке изделия звеньев (размеров), составляющих размерную цепь.
76
Л е к ц и я 8
СТАНДАРТИЗАЦИЯ.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ФЕДЕРАЛЬНЫХ ЗАКОНОВ
№ 184-ФЗ «О ТЕХНИЧЕСКОМ РЕГУЛИРОВАНИИ»
И № 255-ФЗ «О ВНЕСЕНИИ ИЗМЕНЕНИЙ В ФЕДЕРАЛЬНЫЙ
ЗАКОН «О ТЕХНИЧЕСКОМ РЕГУЛИРОВАНИИ»
При осуществляющемся в России переходе к рыночной экономике с присущей ей конкуренцией необходимо создание новых условий
для деятельности предприятий и организаций на внутреннем и внешнем рынках.
Метрология, стандартизация и сертификация являются инструментами, с помощью которых производитель обеспечивает качество
выпускаемой продукции, работ и услуг, конкурентоспособность и эффективность производства.
В настоящее вре
мя работы по стандартизации в РФ осуществляются на основе принятого 27 декабря 2002 года Федерального закона
№ 184-ФЗ «О техническом регулировании» с учётом Федерального
закона № 255 «О внесении изменений в Федеральный закон «О техническом регулировании (с изменениями на 23 июня 2014 года)».
Техническое регулирование – один из важнейших факторов соз-
дания эффективных усло
вий для формирования и реализации государственной промышленной и социально-экономической политики,
включая создание активной конкурентной среды, внедрение инноваций, устранение барьеров во внутренней и внешней торговле, гармонизацию правил с международной практикой и многое другое.
Технические регламенты принимаются в целях защиты жизни или
здоровья граждан, имущества физических или юридических лиц, го
дарственного или муниципального имущества; охраны окружающей
среды, жизни или здоровья животных и растений; предупреждения
действий, вводящих в заблуждение приобретателей.
Федеральный закон № 184-ФЗ «О техническом регулировании»
предусматривает опубликование документов о разработке, обсуждении и экспертной оценке проектов технических регламентов, проектов
законодательных и иных нормативных правовых актов о технических
регламентах, а также уведомлений о нац
Подтверждение соответствия – документальное удостоверение
соответствия продукции или иных объектов, процессов проектирования (включая изыскания), производства, строительства, монтажа,
наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилиза-
су-
иональных стандартах.
77
ции, выполнения работ или оказания услуг требованиям технических
регламентов, положениям стандартов, сводов правил или условиям
договоров.
Подтверждение соответствия может носить обязательный и добровольный характер.
Обязательное подтверждение соответствия включает две формы –
обязательную сертификацию и декларирование.
Обязательная сертификация – сертификация, которая вводится
государством для определённых видов продукции и проводится аккредитованными органами по сертификаци
и на соответствие законодательным актам, обязательным требованиям технических регламентов,
директив и других документов, принятых в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации.
Обязательная сертификация является необходимым условием до-
пуска указанной продукции на рынок.
Декларирование включает два процесса: принятие декларации
о соответствии и её регистрацию в органе по сертификации.
В настоящее вре
мя в России используются обе формы обязатель-
ного подтверждения соответствия.
Продукция, подлежащая обязательному подтверждению соответствия до вступления в силу технических регламентов, опубликована в
виде информации на сайте Федерального агентства по техническому
регулированию. Информация представлена для обязательной сертификации и для декларирования с указанием нормативных документов,
устанавливающих обязательные требования.
После вступления в силу тех
нического регламента продукция,
подлежащая обязательному подтверждению соответствия, определяется этим регламентом.
Добровольное подтверждение соответствия осуществляется в виде добровольной сертификации и проводится по инициативе заявителя
на соответствие национальным стандартам, стандартам организаций,
сводам правил, системам добровольной сертификации, условиям договоров. Этот вид сертификации является средством повышения конкурентоспособности продукции и услу
г на внутреннем и внешнем рынках. Добровольная сертификация широко применяется в рыночной
экономике как фактор, способствующий значительному повышению
конкурентоспособности продукции, особенно в тех случаях, когда
подтверждается её соответствие положениям международных или национальных стандартов. Наличие сертификата добровольной сертификации даёт возможность расширить рынки сбыта, установить соответствующую цену на пр
одукцию, услуги и тем самым увеличить
прибыль субъекта хозяйственной деятельности.
78
Добровольная сертификация проводится в рамках систем добро-
вольной сертификации. На данный момент зарегистрировано более
700 систем добровольной сертификации. Федеральным законом
«О техническом регулировании» установлено, что техническое регу-
лирование осуществляется на основе единой системы и правил аккредитации, которая строится на следующих принципах:
– добровольность;
– открытость и доступность правил аккредитации;
– компетентность и независимость орг
анов, осуществляющих
аккредитацию;
– недопустимость ограничения конкуренции и создания препятствий пользованию услугами органов по сертификации и аккредитованных испытательных лабораторий (центров);
– обеспечение равных условий лицам, претендующим на получение аккредитации;
– недопустимость совмещения полномочий на аккредитацию и
подтверждение соответствия;
– недопустимость установления пределов действия документов
об аккредитации на отдельных терр
иториях.
Правовой основой стандартизации в настоящее время является
Федеральный закон «О техническом регулировании».
Основным звеном системы национальной стандартизации являются технические комитеты. Национальный орган по стандартизации
создаёт технические комитеты и координирует их деятельность.
Стандартизация – деятельность по установлению правил и ха-
рактеристик в целях их добровольного многократного использования,
направленная на достижение упорядоченности в сферах производства
и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции, работ или услуг [4].
Стандарт
– документ, в котором в целях добровольного многократного использования устанавливаются характеристики продукции,
правила осуществления и характеристики процессов проектирования
(включая изыскания), производства, строительства, монтажа, наладки,
эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или оказания услуг. Стандарт также может содержать
правила и методы исследований (испытаний) и измерений, правила
отбора образцов, т
ребования к терминологии, символике, упаковке,
маркировке или этикеткам и правилам их нанесения [4].
Из этого следует, что стандарты перестают быть обязательными
для использования хозяйствующими объектами, даже если являются
государственными. Это приближает российское понимание стандартов
к принятому в международной практике.
79
Добровольное применение стандартов означает, что вы его добровольно выбираете.
Когда создавался Федеральный закон «О техническом регулировании», в основу были положены европейские принципы нового и
глобального подходов. Он предполагает включение в технические регламенты существенных требований, а их доказательная база – национальные стандарты.
Таким образом, с принятием и вступлением в силу Федерального
закона № 184 от 27.12.2002 года «О техническом регулировании» начался новый, переходный этап развития стандартизации в России, который изменил статус стандартов.
В основе технического регулирования был и остаётся стандарт.
Технические регламенты есть не что иное, как стандарт высшего уровня, принимаемый законодателями. В технический регламент из об
ычных стандартов вынесены и обобщены требования к безопасности и
экологичности.
Итак, регламент узаконивает общие требования, а стандарт их
конкретизирует. Таким образом, понятия технического регулирования
и стандартизации неотделимы друг от друга.
Хотя национальные стандарты – добровольные нормативные документы, однако требования в них значительно жёстче, чем в регламентах и произво
дитель, выполняя требования стандартов, получает
немалые конкурентные преимущества. Государство поощряет применение стандартов, а правительство использует стандартизацию для
выполнения своих функций.
Вопрос, связанный с техническим регламентированием, – безопасность машин и оборудования. Его решение – тоже задача государства. Технические регламенты регламентируют уровень безопасности,
а стандарты – нормы и методики. И ста
ндарты должны быть доказательной базой – в них более подробно указаны связи с конкретными
показателями качества и то, как достигаются эти показатели.
Таким образом, в проекте Национальной системы стандартизации
обозначена основная задача стандартизации: создание доказательной
базы для технических регламентов.
В настоящее время принят закон № 255-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «О техническом регулировании» (с изменениями на 23 июня 2014 года).
ПОНЯТИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
Техническое регулирование – правовое регулирование отношений в области установления, применения и исполнения обязательных
требований к продукции или к связанным с ними процессам проекти-
80